自動焊焊縫中偽缺陷波的識別與判斷

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1 常見偽缺陷波的形成與分析

1.1 焊角干擾回波的形成與分析 由于自動焊焊縫具有一定的寬笮度和高度，用超聲波探頭在焊縫單面兩側探測時，焊縫上下焊角對聲束起會聚作用，從而構成反射條件，在顯示屏出現反射回波。大量實踐及理論證明，焊角是一個嚴重的干擾回波源。

焊角干擾回波呈現一定規律性，通常情況下遠距離探頭一側上下焊角對超聲波會造成會聚作用，上、下焊角均會有干擾回波的出現，其焊角干擾回波的最高振幅會出現在半波程和全波程的地方。但當焊縫的余高比較大時，則其最高振幅的位置會表現出稍微向后移動一些距離的狀況。近距離探頭一側上下焊角對超聲波不會產生會聚(聚聲)作用，因而不會產生上、下焊角干擾回波。

1.2 溝槽干擾反射波的形成與分析 自動多道焊的焊縫表面有一道道溝槽，當焊縫較寬且達到一定高度時，當超聲波掃查到溝槽時，溝槽界面對聲束起會聚聲能作用，會引起溝槽反射，在顯示屏出現溝槽反射干擾回波。其深度定位通常是在一次波、二次波的位置，有時會出現在一次波、二次波稍微偏后的位置。水平定位兩側檢測時不一定完全重合，回波幅度不一定相同。但是焊縫溝槽的平面位置分布的軌跡與溝槽反射干擾回波具有一定的規律性，即整條都有溝槽，則其溝槽反射干擾回波連續出現，干擾回波并不特別明顯，表現比較遲鈍。

1.3 焊縫上下錯位反射波的形成 由于母材在進行加工坡口的過程當中，上下刨得不對稱或焊接時焊偏造成上下層焊縫錯位，當焊縫嚴重時，超聲波掃查到錯位部位，會引起錯位反射。由于焊縫上下焊偏，在本側探傷，當采用水平距離定位焊角反射波在焊縫寬度接近中部很像焊縫內缺陷。探頭移到對側探傷時，一次波標記點前無焊角反射波或測得焊角反射波的水平距離定位是焊縫的母材上，當采用深度定位時，測得的顯示深度大于母材厚度。

1.4 山形回波的形成與分析

1.4.1 山形回波的形成 超聲波束傾斜入射至焊縫下表面的偏離焊縫中心遠離探頭本側，αs＜αⅢ，鋼介質中既有反射橫波S'，又有反射縱波L'，反射縱波L'是橫波入射后產生的變型波，底波T，變型縱波L'的回波，反射橫波S'的回波，在示波屏同時出現三個回波，形狀像“山”字，稱為山形波。

1.4.2 山形回波幅度的變化 當超聲波出現傾斜入射時，其聲壓和透射反射率不僅與傳輸介質的聲阻抗密切相關，而且超聲波的傾斜入射角度也是其中一個非常重要的影響因素。超聲橫波的傾斜入射鋼/空氣界面，橫波聲壓反射率γSS與縱波聲壓反射率γSL隨入射角αs而變化，當αs=20～30°左右時，γSS較低，而γSL較高。因此出現了山形波中各回波幅度的起伏變化。

1.4.3 山形回波產生的規律與機理 山形回波通常產生在14～30mm左右厚度的自動雙面焊及成型較好的手工焊中，采用K2左右的探頭用測長靈敏度檢測時經常出現半波程最容易在顯示屏上呈現山形回波，全波程檢測也可能產生，但產生機理少得多。

1.4.4 山形波中變型縱波的位置 山形波中變型縱波L'隨著底波T與反射橫波S'的回波之間寬笮的變化，變型縱波L'回波總是出現在靠后一次底波T，其位置由工件厚度，折射角及定位方法決定。

以鋼中橫波聲速CS=3230，縱波聲速CL=5900，按深度1：1定位；

(1)理論計算變型縱波L'出現的位置，TL'=T+T·COSβs·CS/CL

(2)理論計算反射橫波S'出現的位置，TS'=T+T·TL'/L，(L=T/COSβs)，從而TS'=T+(T+T·COSβs·CS/CL)·COSβs

(3)舉例計算，K=1，TL'=1.387T，TS'=1.98T；

K=2，TL'=1.244T，TS'=1.56T；

2 偽缺陷波的識別與判斷方法

2.1 在一次波位置進行標記點之前所出現的反射波，水平定位不管在偏離焊縫中心線遠離探頭，還是偏離焊縫中心線靠近探頭，不管是在一側可以探測得到，還是在兩側都可以探測得到，都是按照缺陷狀況來進行處理的。

2.2 從焊縫一側能用一次波，從焊縫另一側能用二次波都能探測到的反射波，且水平定位在焊縫上，按缺陷處理。

2.3 只能從焊縫一側能用二次波都能探測到的反射波，如果一次波聲程的標記點在焊縫上，該反射波可能不是缺陷反射波。

2.4 只能從焊縫一側能用二次波都能探測到的反射波，如果一次波聲程的標記點在靠近探頭側的焊縫的母材上，應采用上式精確公式計算，位置相同或相近為變型縱波或表面反射橫波，位置相差甚遠，則為缺陷。

2.5 將探頭移到出現最高反射信號處固定探頭，降低靈敏度，用手指沾上耦合劑敲打焊角和表面溝槽位置，如果該回波會明顯地上下跳動，也可以判定它為非缺陷波。

2.6 實踐證明，山形回波的出現可以驗證波程位置的準確性，自動焊縫超聲波探傷過程中，如果在顯示器上出現連續不斷的山形回波，那么就說明焊縫質量良好。

3 結束語

在實際探傷過程中，熟悉并掌握超聲波的反射、折射及波型轉換定律，以及相關的超聲波理論知識，結合工件材質，厚度，焊縫坡口型式及預期探測主要缺陷的種類，綜合采用上述識別與判斷方法與手段，精細探傷，標準作業，是能夠避免漏檢錯判，達到正確探傷的目的。